15.11.2011

Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie - Rozwój i komercjalizacja nowej generacji urządzeń diagnostyki molekularnej opartych o nowe polskie przyrządy półprzewodnikowe

17. Opracowanie podstaw działania sensorów na bazie bioogniw i fotoogniw

Elektrody modyfikowane nanomateriałami i

enzymami jako potencjalne elektrody

bioogniw i bioczujników

15.11.2011 Instytut Chemii Fizycznej PAN

Instytut Chemii Fizycznej PAN

Co zrobiliśmy


Nowe materiały elektrodoweoparte na nanocząstkach i nanorurkach

• Elektrody modyfikowane nanocząstkami węgla osadzonymi w polikrzemianie i miedziowymi oksydoreduktazami

• Ceramiczne elektrody węglowe modyfikowane nanocząstkami węgla i oksydazą bilirubiny

• Elektrody modyfikowane nanocząstkami ITO i oksydazą bilirubiny• Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z

nanocząstek węgla, złota i submikrocząstek polikrzemianowych• Elektrody modyfikowane wielo- i jednościennymi nanorurkami

węglowymi osadzonymi w polikrzemianie i miedziowymi oksydoreduktazami

Zastosowanie• biokatody do ogniwa O2-Zn• selektywne oznaczanie dopaminy


Elektrody modyfikowane nanocząstkami węgla osadzonymi w polikrzemianie i miedziowymi oksydoreduktazami

Elektrody modyfikowane nanocząstkami węgla osadzonymi w polikrzemianie i miedziowymi oksydoreduktazami

K. Szot et.al. Electrochim. Acta 54 (2009) 4620

CNPs + TMOS (lub MTMOS) zol

d = 8 nm

Emperor 2000 (Cabot)

SEM

ArAir

O2

W. Nogala et.al. Electrochim. Acta 55 (2010) 5719

Lakaza + TMOS BOx + MTMOS


Ceramiczne elektrody węglowe modyfikowane nanocząstkami węgla i oksydazą bilirubiny (1)


W. Nogala, et.al. Electrochim. Acta 55 (2010) 5719

CNPs + TMOS (lub MTMOS) zol

Po adsorpcji oksydazy bilirubiny

AFM




W. Nogala, et.al. Electrochim. Acta 55 (2010) 5719

ArAir

O2

CCE + BOx

Air

CCE + BOx

CCE + CNPs


Elektrody modyfikowane nanocząstkami ITO i oksydazą bilirubinyElektrody modyfikowane nanocząstkami ITO i oksydazą bilirubiny

ITO ITO|BOx

AFM

XPS

E. Rozniecka, et.al. Electrochim. Acta 56 (2011) 7839


Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla, złota i submikrocząstek polikrzemianowych

Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla, złota i submikrocząstek polikrzemianowych

d = 6 nm

100-300 nm

d = 8 nm


Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla i submikrocząstek polikrzemianowych

Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla i submikrocząstek polikrzemianowych

K. Szot et al. Electrochim. Acta in press


Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla

Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek węgla

-0.75 -0.60 -0.45 -0.30 -0.15

-450

-300

-150

0

150

300

450

-200

-100

0

100

2000.00 0.03 0.06 0.09

j /

A c

m-2

E / V vs Ag/AgCl

v / V s-1

i p / A

K. Szot et.al. Electrochem. Commun. 12 (2010) 737.

1105

3

Bioelektrokataliza (BOx) redukcji tlenu woltametria oksydazy glukozy


Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek złota

Elektrody wielowarstwowe otrzymane metodą warstwa-po-warstwie z nanocząstek złota

Elektrokataliza utleniania glukozy

Powierzchniowy rezonans plazmonowy

A. Celebanska et.al. Electrochem. Commun. 13 (2011) 1170


Elektrody modyfikowane wielo- i jednościennymi nanorurkami węglowymi osadzonymi w polikrzemianie i miedziowymi oksydoreduktazami (1)


M. Jonsson-Niedziółka et. Al.., Electrochim. Acta 55 (2010) 8744

SWCNTs

SWCNTs




M. Jonsson-Niedziółka et. Al.., Electrochim. Acta 55 (2010) 8744

500 nm


biokatody do ogniwa O2 - Znbiokatody do ogniwa O2 - Zn

0 40 80 120 1600.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0

20

40

60

80

j / A cm-2

0 50 100 150 200 2500.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0

20

40

60

80

E /

V

j / A cm-2

1.34 V67.1 μW cm-2 przy 0.54 V

1.29 V47.0 μW cm-2 przy 0.47 V

1.25 V66 μW cm-2 przy 0.33 V

0 50 100 150 200 250

0.4

0.8

1.2

1.6

0

20

40

60

80

Po

wer d

ensity / W

cm-2

j / A cm-2

Sztuczne serum, O2


Selektywne oznaczanie dopaminySelektywne oznaczanie dopaminy

MeOH ACN

Czułość 10-7 mol dm-3

Substancje przeszkadzające 10-3 mol dm-3

Czułość 10-7 mol dm-3

Substancje przeszkadzające 10-3 mol dm-3

A. Celebanska et.al. Biosens. Bioelectron. 26 (2011) 4417


• 8 publikacji (Electrochemistry Communications, Electrochimica Acta, Biosensors Bioelectronics)

• 4 krajowe zgłoszenia patentowe

• 2 wyróżnione rozprawy doktorskie (W. Nogala, A. Leśniewski, IChF)

• 1 praca magisterska (A. Celebańska WCh UW)

• 1 licencjat (D. Tomaszewska UKSW)

• 4 praktyki wakacyjne

• Publikacja K. Szot i inni (Electrochimica Acta 2009) nagrodzona Oronzio and Niccolò De Nora Foundation Young Author Prize (ISE) oraz III nagroda na konkursie publikacji IChF 2009

• Publikacja W. Nogala, A Celebańska i inni (Electrochimica Acta 2010) III nagroda na konkursie publikacji IChF 2010

• Praca magisterska A. Celebańska III nagroda w konkursie HASCO-LEK 2010

Statystyka


• IChF PAN Zespoły: Fiałkowski, Garstecki, Hołyst, Jabłoński, Kutner, Pietraszkiewicz

• Rogalski – UMCS, Marken – Bath UK, Wittstock – Oldenburg (Germany)

• Amano Enzyme, Cabot Corp.

Współpraca


Co mamy jeszcze zamiar zrobić


Nowe materiały elektrodoweoparte na nanocząstkach i nanorurkach

• Konstrukcja układów mikroprzepływowych z elektrodami modyfikowanymi nanocząstkami węgla

• Elektrody modyfikowane nanorurkami TiO2 i barwnikami • …• …

Zastosowanie• Fotobioogniwo glukozowo-tlenowe• Samonapędzający się czujnik oparty na bioogniwie paliwowym• Elektrochemiczne oznaczanie neuroprzekaźników w warunkach

stacjonarnych i mikroprzepływie• Reakcje bioelektrokatalityczne w zawiesinie nanocząstek węgla – w

poszukiwaniu pojedynczych zjawisk elektrochemicznych


Dziekuję za uwagę!

15.11.2011

Documents

Transcript of 15.11.2011